Geotermikus hőhasznosítási módszerek telepítési és működtetési feltételeinek összehasonlítása alacsony hőmérsékletű hőhasznosítás esetén



Hasonló dokumentumok
A geotermikus energiában rejlő potenciál használhatóságának kérdései. II. Észak-Alföldi Önkormányzati Energia Nap

HÓDOSI JÓZSEF osztályvezető Pécsi Bányakapitányság. Merre tovább Geotermia?

Kovács Gábor Magyar Bányászati és Földtani Hivatal Szolnoki Bányakapitányság. XVII. Konferencia a felszín alatti vizekről március

KIS MÉRETŰ ÜVEGHÁZAK ÉS FÓLIASÁTRAK ENERGIAIGÉNYÉNEK BIZTOSÍTÁSA MEGÚJULÓ ENERGIAFORRÁSOKBÓL A SEKÉLY GEOTERMIKA LEHETŐSÉGEI

Hajdúnánás geotermia projekt lehetőség. Előzetes értékelés Hajdúnánás

A geotermális energia energetikai célú hasznosítása

Termálvíz gyakorlati hasznosítása az Észak-Alföldi régióban

Hogyan bányásszunk megújuló (geotermikus) energiát?

Közép-Magyarországi Operatív Program Megújuló energiahordozó-felhasználás növelése. Kódszám: KMOP

Geotermikus távhő projekt modellek. Lipták Péter

A geotermikus energiahasznosítás jogszabályi engedélyeztetési környezete a Transenergy országokban

Hőszivattyús földhőszondák méretezésének aktuális kérdései.


A geotermikus hőtartalom maximális hasznosításának lehetőségei hazai és nemzetközi példák alapján

Hőszivattyús rendszerek. HKVSZ, Keszthely november 4.

Geotermia az NCST-ben - Tervek, célok, lehetőségek

Geotermikus energiahasznosítás engedélyezési eljárásai Magyarországon

Magyar Mérnöki Kamara Szilárdásvány Bányászati Tagozat Geotermikus Szakosztály tevékenysége

Készítette: Csernóczki Zsuzsa Témavezető: Zsemle Ferenc Konzulensek: Tóth László, Dr. Lenkey László

A GEOTERMIKUS ENERGIAHASZNOSÍTÁS INNOVÁCIÓS LEHETŐSÉGEI MAGYARORSZÁGON KERÉKGYÁRTÓ TAMÁS

Szegedi Tudományegyetem Geotermia. Dr. Kiricsi Imre Dr. M. Tóth Tivadar

Hőszivattyús rendszerek

A magyar geotermikus energia szektor hozzájárulása a hazai fűtés-hűtési szektor fejlődéséhez, legjobb hazai gyakorlatok

EGY VÍZSZINTES TALAJKOLLEKTOROS HŐSZIVATTYÚS RENDSZER TERVEZÉSE IRODALMI ÉS MONITORING ADATOK FELHASZNÁLÁSÁVAL

Megvalósíthatósági tanulmányok. Vecsés és Üllő geotermikus energia felhasználási lehetőségeiről

Energiakulcs A gondolatoktól a megszületésig. Előadó: Kardos Ferenc

GEOTERMIA AZ ENERGETIKÁBAN

Kombinált napkollektoros, napelemes, hőszivattyús rendszerek. Beleznai Nándor Wagner Solar Hungária Kft. ügyvezető igazgató

Földhőszondás primer hőszivattyús rendszerek tervezési és méretezési elvei

Hőszivattyúk alkalmazása Magyarországon, innovatív példák

EEA Grants Norway Grants A geotermikus energia-hasznosítás jelene és jövője a világban, Izlandon és Magyarországon

Gızmozdony a föld alatt A geotermikus energia

Havasi Patrícia Energia Központ. Szolnok, április 14.

2009/2010. Mérnöktanár

MTA-ME ME Műszaki Földtudományi Kutatócsoport

A GEOTERMIKUS ENERGIA ALAPJAI

Geotermikus szakirányú képzés

A geotermia ágazatai. forrás: Dr. Jobbik Anita

Az 55/2016. (XII. 21.) NFM rendelet a megújuló energiát termelő berendezések és rendszerek műszaki követelményeiről

Geotermikus Energiahasznosítás. Készítette: Pajor Zsófia

MAGYARORSZÁGI REFORMÁTUS EGYHÁZ ÖKOGYÜLEKEZETI MOZGALOM. (1146 Budapest, Abonyi u. 21.) EGY HÁZUNK VAN

2010. Geotermikus alapú hő-, illetve villamosenergia-termelő projektek előkészítési és projektfejlesztési tevékenységeinek támogatása

TÖRÖK IMRE :21 Épületgépészeti Tagozat

Geotermikus kutatások az MFGI-ben. Tóth György, Merényi László MFGI

Dr. Tamaga Ferenc elnökhelyettes MAGYAR BÁNYÁSZATI ÉSFÖLDTANI HIVATAL

Nemzeti adottságunk a termálvízre alapozott zöldséghajtatás. VZP konferencia Előadó: Zentai Ákos Árpád-Agrár Zrt.

SZENNYVÍZ HŐJÉNEK HASZNOSÍTÁSA HŰTÉSI ÉS FŰTÉSI IGÉNY ELLÁTÁSÁRA. 26. Távhő Vándorgyűlés Szeptember 10.

Gépészmérnök. Budapest

A hazai termálvizek felhasználásának lehetőségei megújuló energiaforrások, termálvízbázisok védelme

A geotermikus energiahasznosítás fejlesztési lehetőségei a szentesi Árpád-Agrár ZRt.-nél

IV. Katonai Hatósági Konferencia

Geotermia az Önkormányzatok számára Szakmapolitikai Konferencia Szeged, május 28. Meddő CH-kutak geofizikai vizsgálatának

Az alacsony hőmérsékletű fűtési hálózatok előnyei, 4. Generációs távhőhálózatok. Távfűtés lehetséges jövője, néhány innovatív megoldás

Energetikai pályázatok 2012/13

GeoDH EU Projekt. Budapest november 5. Kujbus Attila ügyvezető igazgató Geotermia Expressz Kft.

TERMÁLVÍZ VISSZASAJTOLÁSBAN

Vágóhídi tisztított szennyvíz hőhasznosítása. Fodor Zoltán Magyar Épületgépészek Szövetsége Geotermikus Hőszivattyú tagozat elnök

Működési elv. Hőszivattyú eladási statisztika (Ausztria) Németországi hőszivattyú értékesítés. Hőszivattyú eladási statisztika (Svédország)

Ligetben tervezett épületek

A megújuló energiahordozók szerepe

Magyar László Környezettudomány MSc. Témavezető: Takács-Sánta András PhD

Buday Tamás, Dr. Fazekas István, Dr. Szabó György, Paládi Mónika, Dr. Szabó Szilárd, Dr. Szabó Gergely, Dr. Kerényi Attila

Megújuló források integrálása az épületekben Napenergia + hőszivattyú

Geotermikus energiahasznosítás Magyarországon

ESCO 2.0 avagy költségtakarékosság, megújuló energia vállalatoknál és önkormányzatoknál, kockázatok nélkül

Hogyan készül a Zempléni Geotermikus Atlasz?

Szanyi János. GEKKO - Geotermikus Koordinációs és Innovációs Alapítvány szanyi@iif.u-szeged.hu. Bányászat és Geotermia 2009, Velence

A geotermia új lehetősége Magyarországon: helyzetkép az EGS projektről

EGS Magyarországon. Kovács Péter Ügyvezető igazgató Budapest, június 16.

Visszasajtolás pannóniai homokkőbe

A NAPENERGIA FELHASZNÁLÁS ÚJ MOTORJA: A ZÖLDHŐ

PannErgy Nyrt.-ről röviden

Helyi hő és hűtési igény kielégítése megújuló energiaforrásokkal

Földhőszondás hőszivattyús rendszerek tervezése és engedélyeztetése. Zala- és Vas megyei esettanulmányok földhőszondás családi házas projektekről.

Energiahasznosítás lehetőségei koncentráló kollektorokkal Délkelet-Magyarországon

Új Széchenyi Terv Zöldgazdaság-fejlesztési Programjához kapcsolódó megújuló energia forrást támogató pályázati lehetőségek az Észak-Alföldi régióban

Jó Példák: Megújuló Energiaforrások Hasznosítása Mórahalmon

NILAN JVP HŐSZIVATTYÚ. (földhő/víz) M E G Ú J U L Ó H Ő E L L Á T Á S K Ö R N Y E Z E T T E R H E L É S N É L K Ü L

GEOTERMIKUS ER M LÉTESÍTÉSÉNEK LEHET SÉGEI MAGYARORSZÁGON MGtE workshop, Szegvár június 9.

A geotermikus energia szerepe a magyar energiapolitikában. Bencsik János Klíma- és Energiaügyért felelős államtitkár Május 3.

A nemzeti hőszivattyúipar megteremtése a jövő egyik lehetősége

2014. Év. rendeletére, és 2012/27/EK irányelvére Teljesítés határideje

Módszertan és számítások

EEA Grants Az izlandi geotermikus rövidkurzus általános bemutatása

Fürdőlétesítmények energia optimalizálása

2014 (éves) Az adatszolgáltatás a statisztikáról szóló évi XLVI. törvény 8. (2) bekezdése alapján és a Adatszolgáltatás jogcíme

HELYI HŐ, ÉS HŰTÉSI IGÉNY KIELÉGÍTÉSE MEGÚJULÓ ENERGIAFORRÁSOKKAL KEOP B

Geotermikus feladatok a Magyar Földtani és Geofizikai Intézetben

Geotermikus energia. Előadás menete:

A landaui és az insheimi geotermikus erőművekben tett látogatás tapasztalatai

lehetőségei és korlátai

Élő Energia rendezvénysorozat jubileumi (25.) konferenciája. Zöld Zugló Energetikai Program ismertetése

energiatermelés jelene és jövője

Hogyan mûködik? Mi a hõcsõ?

Fűtő / HMV hőszivattyúk

Energiakulcs - az alacsony energiaigényű épület gépészete. Előadó: Kardos Ferenc

Napenergia-hasznosítás iparági helyzetkép

Irodaházak, önkormányzati épületek, passzív ház szintű társasházak megújuló energiaforrásokkal

Sekély geotermikus energiahasznosítás: Kutatási eredmények és üzemeltetési tapasztalatok

A TERMÁLVÍZ HULLADÉKHŐ- HASZNOSÍTÁSÁT TÁMOGATÓ KIFEJLESZTÉSE. Dr. Országh István ONTOLOGIC Közhasznú Nonprofit Zrt Debrecen, Egyetem tér 1.

Átírás:

Geotermikus hőhasznosítási módszerek telepítési és működtetési feltételeinek összehasonlítása alacsony hőmérsékletű hőhasznosítás esetén Bódi Erika 1 Buday Tamás 2 Csákberényi-Nagy Gergely 3 1 PhD hallgató, Debreceni Egyetem Ásvány- és Földtani Tanszék; email: bodi.erika@science.unideb.hu 2 egyetemi tanársegéd, Debreceni Egyetem Ásvány- és Földtani Tanszék; email: buday.tamas@science.unideb.hu 3 tulajdonos, Alter Energia Kft. email: info@alter-energia.hu Abstract The aim of this paper is to present and to compare the terms of developing and operating different geothermal utilization methods to satisfy heat demand with low temperature. Numerous possibilities exist in order to achieve this. Low-enthalpy systems appear to be widely available, moreover, the Great Hungarian Plain is advantageous in the aspect of extraction from thermal water reservoirs. The authors are willing to highlight the different requirements of the different geothermal utilization approaches such as heat demand, regarding legal regulations, incurring costs, sustainability, and intellectual capital requirements, etc. Finally, a case study of a green house planning is presented with calculations. 1. Bevezetés A köztudatban a geotermikus energiát gyakran több száz C-os víz/gőz felhasználásával kapcsolják össze, holott ilyen értékekhez képest csekélyebb entalpiával bíró közegekből is kinyerhető energia, amely akár fűtési célokra is felhasználható. Sokak szerint a geotermikus energia használatának nagy hátránya, hogy a források kis kiterjedésűek. Ez a magas hőmérsékletű rezervoárok nem egyenletes földrajzi eloszlása tekintetében igaz, ami az áramtermelési célokat valóban korlátozza. A kéreg sekélyebb részeinek hőtartalma ugyanakkor mindenhol elérhető az ember környezetében. Emellett a napsugárzásból származó energia egy része is elnyelődik és raktározódik a kéreg felső részén, a földrajzi szélességtől, növényborítottságtól, tájhasználattól, földtani adottságoktól stb. függően eltérő mélységekig. A magyarországinál rosszabb geotermikus adottságokkal bíró, de gazdaságilag fejlettebb észak- és nyugat-európai országok (pl.: Svédország, Norvégia, Hollandia) több százezer háztartásában ennek a hőnek a hasznosítása földhőszivattyús (GSHP, Ground Source Heat Pump) rendszerek segítségével történik, de középületek és ipari egységek fűtése és hűtése, szellőztetése, valamint a használati melegvíz-előállítása céljából is használható (LUND, J.W. et al. 2010). Ma Magyarországon egyes számítások alapján a fenntartható és reális kapacitás sekélygeotermikus rendszerre vetítve 23 PJ/év, mélygeotermikus rendszer esetében pedig 30 PJ/év (TÓTH GY. MERÉNYI L. 2013), összegük közel azonos a paksi atomerőmű évi termelésével (MVM 2009). Ebből a potenciálból jelenleg kb. 0,52 PJ/év hőszivattyús hasznosítás és 9,3 PJ/év termálvíz-hasznosítás valósul meg (TÓTH, A. 2010). Jelen munka célja az elmélet és a gyakorlat egymáshoz való közelebb hozása a geotermikus energiahasznosítással kapcsolatban, elősegítve ezzel a vállalkozói kedvet a környezettudatos energiatermelők és -felhasználók körében, elsősorban az alacsony hőmérsékletű hőhasznosítás terén. 2. Geotermikus hőkinyerési módszerek 1

Geotermikus forrásból kis hőmérsékletű (itt max. 50 C-os) fűtést alapvetően három módszerrel lehet biztosítani: a) kis mélységből hőszivattyú segítségével; b) azonos hőmérsékletű termálvíz közvetlenül a hőleadóba történő bevezetésével; c) nagyobb hőmérsékletű termálvíz hőtartalmának hőcserélőn történő átadásával. Mindhárom esetben kiépülhet a rendszer önállóan, vagy kaszkád rendszer részeként. Ennek lényege, hogy a különböző hőmérsékletigényű rendszerek a hőmérsékletigényük szerint csökkenő sorrendben kerülnek telepítésre, azaz a magas hőmérsékletű víz először nagy hőmérsékletigényű egységben, míg a fennmaradó ún. hulladékhő egy következő, már kisebb hőmérsékletigényű egységben kerül hasznosításra. Mindez több lépcsőben folytatódik mindaddig, amíg a hulladékhő az utolsó egység hőigényét is képes fedezni, és megtörténik az esetleges visszasajtolás. Értelemszerűen már meglévő rendszer esetében ha a hulladékhő még (jogilag és technológiailag) hasznosítható bővíthető az egységek láncolata. Ilyen előnyös esetben a befektetés költségei jelentősen kisebbek, hiszen a már meglévő termelési egységet nem kell kiépíteni. a) GSHP rendszerek fűtési üzemmódú működése során a földtani környezet (primer oldal) hőjét a hőszivattyú felveszi, hőmérsékletét megemeli, majd a hőhasznosító (szekunder) oldalon leadja, ezzel növelve annak hőmérsékletét (KOMLÓS F. 2009). Nyári időszakban, amikor felmerül a helyiségek hűtésének igénye, a két oldal megcserélődik: a hőt a hőszivattyú a helyiségből veszi el, és a földfelszín alá juttatja. A hűtés lehet passzív, amikor csak a kiépített csőrendszert használjuk, és a primer és a szekunder oldal egy hőcserélőn keresztül van kapcsolatban, vagy aktív, amikor a kapcsolatot a hőszivattyú jelenti. A passzív hűtésben csak a keringető szivattyúk igényelnek energia-befektetést, míg aktív rendszerben a hőszivattyú is, de ez utóbbi nagyobb hatékonysággal hűt. A legtöbb forgalomban levő hőszivattyú árammal működik, de a környezeti hőfelvételt figyelembe véve megújuló energiahasznosításról beszélhetünk. Ennek aránya akár 100 % is lehet, ha az áramtermelő pl. napenergiát, szélenergiát vagy egyéb megújuló eredetű energiát alakít át. A zárt GSHP felszín alá telepített csőrendszere vagy vertikálisan, vagy horizontálisan kerülhet kialakításra, nyílt rendszerek esetén pedig kis mélységű kutakat hoznak létre a talajvíz kitermelésére és visszasajtolására. A primeroldali rendszer megválasztása és megtervezése energetikai, jogi, anyagi és földtani szempontoktól függ, mélységük a legtöbb esetben pár tíz, de max. 150 m-es, így az érintett térrész hőmérséklete nem éri el a 20 C-ot, a kitermelt fluidum hőmérséklete 15 C alatti. A 1993. évi XLVIII. törvény a bányászatról (továbbiakban bányatörvény) Bt. 22/B. (8) bekezdése kimondja, hogy A természetes felszíntől mért 20 méteres mélységet el nem érő földkéreg részből történő geotermikus energia kinyerés és hasznosítás nem engedélyköteles. E rendelkezés nem mentesíti a tevékenységet végzőt a más jogszabályban előírt engedély megszerzése alól. Tehát a 20 méteres mélységig kiépített zárt geotermikus rendszerek létesítéséhez bányakapitánysági engedélyek nem, de egyéb (építésügyi, létesítési) engedélyek szükségesek. Nyílt rendszerek esetén vízjogi engedélyek is, míg 20 m-t meghaladó mélységbe lenyúló zárt rendszerek esetén a bányakapitánysági engedély is szükséges. b) A felszín alatti víz fűtési célú közvetlen felhasználásához viszonylag speciális földtani tulajdonságok szükségesek: a megkívánt hőmérsékletű víznek nagy mennyiségben kell könnyen kitermelhető, kezelhető és visszasajtolható módon rendelkezésre állnia. Ennek a magas geotermikus gradiens érték, jó vízadó rezervoár és a megfelelő vízminőség kedvez. A technológia hátránya, hogy a termálvíz hűlése során ásványkiválások indulnak meg a 2

rendszeren belül, amely idővel vízkő lerakódáshoz vezethet, és az agresszív víz korrodálja a fűtési rendszert (csövek, radiátorok). Amennyiben a rendszer visszasajtoló kutat is tartalmaz, ezek a kiválások a pórustérben elakadhatnak, csökkentve ezzel a pórustér permeabilitását, amely a rezervoár nyelőképességének romlását okozza. A 40 50 C hőmérsékletű rezervoárok mélysége a geotermikus gradienstől függően 500 1000 m, a kutatási és bányászati tevékenység engedélyeztetése során a bányatörvényben és a 1995. évi LVII. a vízgazdálkodásról szóló törvényben (továbbiakban vízgazdálkodási törvény) megfogalmazottak szerint kell eljárni. Továbbá követni kell a 18/1996. (VI. 13.) KHVM rendelet a vízjogi engedélyezési eljáráshoz szükséges kérelemről és mellékleteiről szóló szövegét, és figyelembe kell venni a 72/1996. (V. 22.) Korm. rendelet a vízgazdálkodási hatósági jogkör gyakorlásáról szóló jogszabályt. c) Amennyiben a kitermelhető termálvíz hőmérséklete jelentősen nagyobb, mint a szükséges hőmérséklet, vagy a termálvíz összetételénél fogva nem alkalmas közvetlenül a fűtési rendszerbe történő bevezetése, a hőmennyiséget a fűtési rendszer körének hőcserélő segítségével adják át. A kútfejhőmérsékletnek nagyobbnak kell lennie, mint a hőleadó felület hőmérséklet-igényének. Ez a technológia is zárt rendszerű, a kiemelt víz nem érintkezik olyan anyaggal, ami változtatna az összetételén, a visszasajtolás itt is javasolt a rendszer fenntarthatósága céljából. Engedélyeztetés: a b) pont engedélyeztetési eljárásai ez esetben is érvényesek (bányatörvény, vízgazdálkodási törvény, ill. építésügyi és létesítési engedélyek). Tovább árnyalja a hasznosítást, ha a kitermelés a természetes felszíntől mért 2500 m-nél mélyebbi térrészt érint. Mivel a bányatörvény 2010 év eleji módosítása miatt ezen kéregrészek automatikusan zárt területnek minősülnek, kutatási engedélyt is csak országos koncessziós pályázatot benyújtott és nyert fél végezhet. Külön jogszabályi előírás alapján ((103/2011. (VI. 29.) Korm. rendelet az ásványi nyersanyag és a geotermikus energia természetes előfordulási területének komplex érzékenységi és terhelhetőségi vizsgálatáról) koncessziós pályázatot olyan területről írnak ki, amelyről már készült ilyen komplex érzékenységi és terhelhetőségi vizsgálat. Napjainkig 4 nyugat-dunántúli, 2 középmagyarországi és 2 dél-alföldi területről készült el ilyen jelentés, melyek közül koncessziós pályázati eljárásban 3 került meghirdetésre. Ezek közül csupán a jászberényi terület jogát nyerték el, ennek következtében 2010 óta ez az első hely, ahol el lehet kezdeni a 2500 m-nél mélyebb zónák geotermikai kutatását (www.mbfh.hu). 3. A geotermikus rendszerek megvalósításának általános elvei A tervezés során fel kell mérni a fűtési és hűtési igényeket, azaz hogy milyen célra akarunk hőt kitermelni, és hogy milyen időszakokban kívánjuk azt használni. Számba kell venni az elérhető műszaki-technológiai módszereket, és a gazdasági lehetőségeket, a hozzáadott szellemi munka igényt, a telepíthetőséget, és a fenntarthatóságot is figyelembe véve kell kiválasztani a legmegfelelőbb alternatívát (1. ábra). Forráshiányos beruházók esetében az aktuálisan kiírt pályázatok (és feltételrendszerük) elég jelentősen módosíthatják az eredeti elképzelést. Ezekben az esetekben számolni kell a támogatás megítélésének és tényleges időbeli ütemezésének gyakran elhúzódó folyamatával is. A működő rendszer ellenőrzéséhez és szabályozásához szükség lehet monitoringrendszer kiépítésére és üzemeltetésére. A hálózatban gazdasági megfontolásból elsősorban a gépházban és az épületben helyeznek el hőmérőket, hőárammérőket, a hőforrás hőmérsékletének mérése általában elmarad, legfeljebb modellezéssel határozzák meg. A folyamatos monitoring a rendszer fenntarthatóságának egyik kulcsa lehet, mivel a működés tényleges hatásairól kapunk adatokat, ill. magyarázatot az esetleges anomáliákra. A 3

monitoring-rendszer kiépítését több pályázati felhívás is előírja, esetenként a monitoring adatok alapján döntik el, hogy a projekt mennyire volt sikeres. Az engedélyek beszerzése szintén idő- és pénzigényes. A jogszabályi környezet viszonylag sűrűn változik (főleg a visszasajtolás kérdéskörét tekintve), a kívánt termelési módszertől függően más-más törvényi előírásokat kell követni, melyeknek mind az anyagi, mind az időbeli vonzata különböző. Sok esetben ezek visszahatnak a fűtő-hűtő rendszer kiválasztására és a hőigényre is (csökkenő hőigény kielégítésére elég lehet egy gyorsabban engedélyeztethető és olcsóbban kivitelezhető rendszer). A kivitelezés szakképzett munkaerőt igényel, ill. nem kaszkád rendszerre való csatlakozás esetén jelentős földmunkával járhat, számolni kell tehát az élő munkaerőn kívül gépek bérlésével is, a felvonulási terület biztosításával is. 1. ábra Geotermikus hőhasznosító rendszer tervezésének lépései elvi vázlat 4. Az alacsony hőmérsékletigényű rendszerek hőellátásának méretezési kérdései fóliasátor/üvegház példáján Magyarországon a geotermikus energia üvegházakban történő felhasználásának több évtizedes hagyománya van, jellemzően a dél-alföldi termálkutakhoz kapcsolódóan. Sok esetben a szénhidrogén-kutatások melléktermékeként, a meddő fúrásokból létesítettek termálkutakat, így a mezőgazdasági termelő egységeknek csupán a földfelszíni infrastruktúra kialakítását és üzemeltetését kellett felvállalni. A tulajdonviszonyok átalakulása és a termelésracionalizálás miatt a rendszerek egy része mára megszűnt, de a befektetői akaratnak és a pályázati lehetőségeknek köszönhetően újra nő az alkalmazások száma (KULCSÁR B. 2014). Jelenleg az egyik legnagyobb kérdés, hogy a visszasajtolást érintő jogszabályok milyen módon fognak változni az elkövetkező időkben. Elméleti számításainkhoz vegyük egy üvegház működtetéséhez szükséges 250 W/m 2 -es tervezési fajlagos hőigényt (3 W/(m 2 K)-es hőátbocsájtási tényező, 35 C-os maximális hőmérsékletkülönbség és 2,4 m 2 /m 2 -es fajlagos hőleadó felület). Vizsgáljuk meg, hogy a bemutatott módszerek hogyan tudják ezt a hőigényt kiszolgálni különböző nagyságú 100 m 2, 1000 m 2, 10000 m 2 alapterületek esetén, melyekben a becsült maximális hőigény 25 kw, 250 kw, 2,5 MW. A hőszivattyús rendszerek esetén vizsgáljuk meg külön-külön az egyes primeroldali kialakítások lehetséges méreteit a rendszerekre vonatkozó ökölszabályok (OCHSNER K. 2007) alkalmazásával. Hőszondás rendszereknél a száraz üledékekre jellemző fajlagos hőfelvevő képesség 30 W/m, 4-es COP-jű hőszivattyú esetén a külső energiát is beleszámítva 25 m/kw csőhosszúság szükséges. Az általunk felvázolt rendszereknél ez rendre 625 m, 6250 m, 62500 m vertikális hőcserélőfelületet jelent a felszín alatt. Szondarendszerek fenntartható üzemelése esetén elvárható, hogy a szondák távolsága legalább 5 méter legyen, így a kiválasztott területnagyságokra 4, 40, illetve 400 szonda telepíthető. Ha a szondák hatása túlnyúlhat az üvegházak területén, akkor ez a szám növelhető. Például egy 20 m * 5 m-es üvegház sarkaira és a köztes területekre 5 m-es szondatávolsággal 10 szonda telepíthető, azaz az eredeti érték 2,5-szerese, de ez a hatás az üvegház növekvő méretével fajlagosan csökken. Összességében azt lehet mondani, hogy a legkisebb méretű üvegház esetén a hőigényt 4 db 160 m-es, vagy 4

akár 10 db 65 m-es szonda is ki tudja elégíteni. Amennyiben a talaj hőleadóképessége jelentősen jobb (például talajvízszint alatti nedves homok esetén akár 60 W/m), akkor a számított szondahosszak feleződhetnek. Talajkollektoros rendszereknél gyakran előfordul, hogy a hőcserélőfelület a talajvíz szintje felett, száraz üledékben található. Ekkor a mértékadó fajlagos kapacitás 10 W/m 2, ami 4-es COP-jű hőszivattyú külső energiáját is figyelembe véve 12.5 W/m 2 fajlagos potenciált jelent. Ez azt jelenti, hogy egy ilyen rendszernél az üvegház alapterületénél hússzor nagyobb kollektorfelületre lenne szükség. Jobb adottságok között a fajlagos értékek kissé nőnek, de az igény és a lehetőségek közötti nagyságrendi különbség problémája nem oldódik meg. A kollektorok telepítési mélysége 1 3 m, működés közben biztosítani kell, hogy felszíni hatások ne okozzanak a rendszerben tönkremenetelt. Ez mezőgazdasági, kertségi területen a fás szárú növények gyökérzetének növekedése, a gépi munkák végzése miatt hosszú távon nem biztosítható. Az érintett felület csökkenthető spirális kollektor kiképzéssel, ekkor egymástól távolabb levő árkokban hurkosan rakják le a csöveket, az árkok közötti terület szabadon hasznosítható. Talajvizes primeroldalú rendszereknél a hőszivattyú a kitermelt víz hőmérsékletét csökkenti le, használatához elegendő mennyiségű kis oldottanyag-tartalmú, 8 12 C-os talajvíz szükséges. Feltételezve 2 C-nyi hőmérsékletcsökkenést, a 25 kw hőigény kielégítéséhez egy 5-ös COP-jű hőszivattyú esetén 2,4 kg/s tömegáramú vizet szükséges a felszín alól kitermelni és oda visszajuttatni. Ehhez kis mélységben megfelelő vízvezetőképességű üledéknek vagy hasadékos kőzetnek kell lennie. Az előbbiek elterjedtsége korlátozott, elsősorban a nagy folyók allúviumát kitöltő kavicsos-durvahomokos összletekhez köthető, az utóbbiak pedig sérülékeny vízbázisként nem használhatók nyílt rendszerekben. Termálvizes rendszerek hasznosítása esetén akár közvetlen bevezetésről, akár hőcserélős hasznosításról van szó a hőlépcső az alkalmazott eljárásoktól függően (konvekciós fűtés, vegetácis fűtés, talajfűtés) az előzőnél nagyobb, akár 20 C is lehet, így a szükséges hőigényt a kisméretű üvegház esetén már 18 l/perc, a közepesnél 180 l/perc, a nagyméretűnél 1800 l/perc hozam elégítheti ki. Hazai viszonyok között a 40 50 C-os hőmérsékletű rezervoárok alluviális környezetben lerakódott üledékekben találhatók, melyek vízadóképessége közepes, így elsősorban a nagyobb mélységű pannóniai homokos üledékek nagyobb hőmérsékletű termálvizének kitermelése gyakori. A több pannóniai rétegből történő termelés esetén általában egy kút el tud látni egy nagyméretű üvegházat is. 5. A kivitelezés és üzemelés költségei A hőkitermelő létesítmények megtervezésének, engedélyezésének, kivitelezésének és üzemeltetésének jelentősen eltérő költségei vannak. Mint korábban jeleztük a 20 m mélységet nem meghaladó zárt rendszerek esetén nincs bányakapitánysági vagy felügyelőségi engedélyezés, valamint nem kell bányajáradékot sem fizetni. 20 méternél mélyebb zárt rendszerek esetén bányakapitánysági engedély szükséges, az összköltség a vizsgált (25 kwos) rendszer esetén közel 3,5 millió Ft. Ilyen rendszereknél a hőszivattyú és a csövek bekerülési költségét megközelítheti, nagy rendszereknél jelentősen meghaladhatja a szondák fúrásának és kialakításának költsége. Egy hidegvizes kútpár esetén a költség akár az 1 millió Ft-ot is elérheti. A termálkutak létesítése jelentős befektetéssel jár, egy 1000 méteres kút tervezése, engedélyeztetése, kivitelezése meghaladja az 50 millió Ft-ot, és a hőigénytől és a rétegtulajdonságoktól függően több termelőkút és visszasajtolókutak fúrására is szükség lehet. A sekély rendszerek esetében a bányajáradékot és a vízkészletjárulékot nem kell megfizetni, de a termálvíz kitermelése után vízkészletjárulékot, a felhasznált energiamennyiség alapján bányajáradékot, a felszínen elhelyezett lehűlő termálvíz esetén szennyvízbírságot és esetenként vízkormányzási díjat kell fizetni. Mindegyik üzemben 5

nyomásfokozó, keringető szivattyúkat kell használni, melyek elektromos árammal működnek, illetőleg a hőszivattyús rendszerekben a gép külső energiája is üzemelési költségként jelenik meg az amortizáción felül. A beruházások megtérülése a kiváltott primerenergia (elsősorban földgáz) árának alakulásától függ, így meghatározása nehézkes. Kis rendszereknél ez az idő nehezebben prognosztizálható és általában 10 évnél hosszabb, drága fúrási költségek esetén támogatás nélkül gazdaságilag nem versenyképes (CHIASSON, A. 2005). A nagyméretű üvegházak és termálvíztermelő rendszerek esetében a teljes beruházásra vonatkozó megtérülés 5 6 éven belül is lehetséges (KULCSÁR B. 2014). 6. Következtetések Nagyméretű üvegházak esetén a termálvíz fűtési célú használata gazdaságos és környezeti szempontból előnyös. A rendszerek elterjedésének jelenlegi gátjai a jogszabályi környezet változásának kiszámíthatatlansága, valamint a túltermelés negatív gazdasági hatásai. A talajkollektoros rendszerek hasznosíthatósága a helyigénye, a talajvizes rendszerek hasznosíthatósága az alkalmas vízadók kismértékű elterjedése miatt alacsony az üvegházfűtésben. Kis hőigényű, kis alapterületű üvegházak fűtése esetén a hőszondás hőszivattyús rendszerek kialakítása versenyképes és technológiailag is kivitelezhető. Amennyiben a maximális fűtési igény csökkenthető például télen többszörös szigetelés, vagy a leghidegebb időszakok során az üvegház belső hőmérsékletének csökkentése és a telekméret nem gátolja azt, hogy nagyobb számú szondát alakítsanak ki, akkor a csökkent érékű hőigényt akár 20 m- nél sekélyebb hőszondák is szolgáltathatják. Ez jelentősen könnyíti mind az engedélyeztetést, mind a kialakítást. A mezőben található hőszondák távolságának csökkentése kellően monitorozott és egyenként kizárható hőszondákkal rendelkező szondamező esetén működőképes lehet, ebben az esetben a fűtési idő nagy részében csak az egymástól távolabbi szondákat használják, így a belső szondák környezete nem hűl túl. A hőszivattyús rendszerek nagy előnye, hogy a nyári hűtésbe a hőszivattyús rendszer be tud segíteni. A fenti eredmények alapján a debreceni Megújuló Energia Park (4031 Debrecen, Kishegyesi út 187.) célul tűzte ki egy mintaprojekt lebonyolítását, melyben sekély hőszondás primeroldal látja el egy kisméretű fóliasátor hőellátását és hűtését. A monitorozott primer és szekunderoldal adatai alapján célunk a rendszer működőképességének és az optimális hőfelvétel/hőleadás éves lefutásának vizsgálata. Irodalomjegyzék CHIASSON, A. (2005) Greenhouse heating with geothermal heat pump systems. GHC Bulletin, 26(1), 2 5. KOMLÓS F. FODOR Z. KAPROS Z. VAJDA J. VASZIL L. (2009) Hőszivattyús rendszerek: Heller László születésének centenáriumára. Dunaharaszti, 215 p. KULCSÁR B. (2014) Hévízkutak geotermikus hasznosítási lehetőségeinek vizsgálata Észak-Alföld agrágazdaságaiban. Területi statisztika, 54 (1), 71 92. LUND, J.W. FREESTON, D.H. BOYD, T.L. (2010) Direct Utilization of Geothermal Energy 2010 Worldwide Review. Proceedings of World Geothermal Congress 2010, 23 p. MVM (2009) A magyar villamosenergia rendszer 2008. évi statisztikai adatai. MVM MAVIR, Budapest, 56 p. OCHSNER, K. (2007) Geothermal Heat Pumps. A Guide for Planning and Installing. Earthscan, London, 146 p. TÓTH A. (2010) Hungary Country Update 2005 2009. Proceedings of World Geothermal Congress 2010, 13 p. TÓTH GY. MERÉNYI L. (2013) Geotermikus kutatások az MFGI-ben című előadás (Budapest, MFGI Stefánia úti épületének díszterme, 2013. 02. 20.) az előadás anyaga letölthető: http://www.thermomapproject.eu/wp-content/uploads/2010/11/4_mfgi_geotermia.pdf www.mbfh.hu 6